鄧 敏

（長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，武漢 430212）

湖北省勞動技能鑒定中心組織的數(shù)控技能鑒定仿真考試中，要求考生在數(shù)控仿真軟件上完成給定圖紙零件的加工編程過程。時間為2小時，最后的考試成績是以考生操作過程正誤及最后加工零件的尺寸來評分。本文將從數(shù)控車、銑兩個方面來介紹其操作過程中相關(guān)一些應(yīng)試技巧。

1 數(shù)控車工技能鑒定操作技巧

如下圖1所示，是去年6月份數(shù)控車床中級工技能考試題目，現(xiàn)以該題講解其加工操作過程中若干技巧。

技術(shù)要求：

圖1 中級工車工考題

毛坯尺寸：φ50×122

未注公差尺寸，允許誤差±0.07

拿到圖紙，我們首先進行工序分析，制定其加工工藝路線，見表1：

我們打開上海宇龍數(shù)控仿真軟件，選擇華中標準前置刀架數(shù)控車床。

表1 簡易工藝過程

1.毛坯選擇和安裝技巧

圖紙規(guī)定我們選擇毛坯φ50×122，我們觀察圖紙可以知道，加工完成后的零件是有一個內(nèi)孔，所以我們在開始定義毛坯時，就可以定義一個帶內(nèi)孔的毛坯，這在數(shù)控仿真軟件也是可以實現(xiàn)的。我們定義毛坯為φ50×122，其中內(nèi)孔尺寸為φ18×22.15。這樣在未加工前，我們就可以保證內(nèi)孔φ18和長度22.15兩個尺寸的精度，同時也降低我們編程及加工的工作量。在安放零件的過程中，我們點擊彈出小鍵盤上的引出鍵，讓零件伸到不能伸為止。注意每次安裝零件時，都應(yīng)該這樣操作，以保證每次卡盤夾工件長度相等（系統(tǒng)默認為10mm），以方便后續(xù)掉頭對刀加工等操作的進行。

2.選刀技巧

前面已經(jīng)分析過，加工左半部分需用兩把刀具：1把外圓車刀、1把內(nèi)孔車刀。點擊軟件界面上刀具選擇按鈕，彈出“刀具選擇”對話框。在該對話框中，有兩種類型的刀片可供選擇：“標準”和“定制”。一般情況下，在平常練習(xí)的時候，多選用類型為“標準”的刀片，選擇這種刀片，其刀尖均有一定的半徑（實際刀具也應(yīng)該是這樣的），為了減少后續(xù)對刀及編程的復(fù)雜程度，我們通常將刀具刀尖半徑手動修改為0。事實上，在技能鑒定考試中，我們是無法修改刀尖半徑值的。然而，在“定制”刀片一欄里，有少數(shù)刀片刀尖半徑就為0，可以直接選用這樣的刀片進行加工編程，可以減小后續(xù)編程工作量。更為重要的是，如果選用刀尖半徑不為0的刀具加工，在某些情況下，即使在編程時進行了刀尖半徑補償工作，有些尺寸也無法達到技能鑒定對零件尺寸的要求。比如：此題在加工右半部分外圓輪廓時，由于圓弧較多，如果不選用刀尖半徑為0的刀具加工，很多尺寸是無法達到圖紙上所設(shè)定的精度要求的。這一點，在技能鑒定過程中，要求在有限時間內(nèi)，編程及加工出合乎尺寸的零件就顯得尤為重要。當然需要說明的是，并非所有的加工都可選用刀尖半徑為0的刀具進行加工，此時在編程時就必須進行刀尖半徑補償。刀具見表2。

表2 刀具參數(shù)

3.對刀技巧

數(shù)控機床在進行自動加工前，必須建立機床坐標系和工件坐標系（也稱編程坐標系）之間對應(yīng)關(guān)系，這一操作過程，即為對刀。對刀的精確度直接影響最后加工的精度，數(shù)控車床常用的對刀方法有試切法對刀和對刀儀自動對刀，其中以試切法對刀應(yīng)用最多。

對于華中數(shù)控系統(tǒng)車床而言，試切法對刀的原理是在刀偏表中設(shè)定試切直徑和試切長度，機床自動計算出工件右端面中心點（以右端面中心點作為工件坐標系原點）在機床坐標系中的坐標值，其它一些數(shù)控系統(tǒng)車床試切法對刀和此大同小異。

教師平常在給學(xué)生講解時所使用的方法，其操作步驟較為復(fù)雜?！皩⒌都鈱使ぜ吘墶边@樣一個操作，需要操作者謹慎操作和占用大量時間，并且這種方法所得的數(shù)據(jù)，也只是一個近似值。對于技能鑒定要求尺寸精度較高的場合，這樣對刀精度往往無法達到要求。筆者在平時教學(xué)中，根據(jù)對刀原理，總結(jié)出一個更為簡便的方法。簡述如下：

①用加工刀具試切工件外圓，進給量不可太大，試切完畢，刀具無須退回，保持刀尖位置不動。

②點擊軟件上“測量”菜單項，選擇“剖面圖測量”，在彈出的對話框中點擊刀具所切線段，線段由紅色變?yōu)辄S色，記下下面對話框中對應(yīng)的X和Z值。

③點擊軟件功能面板上“刀具補償”軟鍵、“刀偏表”軟鍵，將X值和Z值輸入到對應(yīng)刀號試切直徑和試切長度欄中。

④手動移動刀具，沿Z軸正方向退刀。

⑤點擊“刀位轉(zhuǎn)換”，換其它刀具重復(fù)上面步驟①～③。

從原理上講，兩種方法本質(zhì)是一樣的，但第二種方法，可以大大減小對刀操作工作量，節(jié)約對刀時間，更為重要的是，第二種方法可使每把刀對刀精度為100%，沒有一點誤差。這對于參加技能鑒定的考生而言，無疑可以起到事半功倍的效果。

回到本題，在刀架對應(yīng)的刀位點裝好所選的刀具后，接下來進行對刀操作，按照第二種方法進行操作。觀察圖紙可以發(fā)現(xiàn)，圖紙左半部分加工后的零件外徑基本尺寸為φ48，而我們定義的毛坯外徑為φ50，加工余量僅為2mm，這樣在進行第一把外圓車刀試切對刀過程中，很容易多切。為避免這一點，可先將毛坯掉頭裝夾，將其伸出最長，先切右端面，以此時右端面中心點作為、工件原點來進行對刀，對刀完畢后，再將工件調(diào)轉(zhuǎn)回來。由于兩次毛坯伸出的長度是一樣，工件的長度沒有改變，所以兩次工件右端面中心與機床坐標系坐標原點的相對距離是一樣的。接下來，進行第2把內(nèi)孔車刀對刀操作，由于第2把車刀刀尖半徑不為0，因此還要在數(shù)控機床“刀補表”中輸入相應(yīng)半徑值和刀尖方位。

將如下程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，進行自動加工。（編程相關(guān)知識請讀者參考有關(guān)教材）

表3 左邊加工程序

4.保證總長技巧

加工完左半部分后，將零件掉頭，由于毛坯總長是122mm，而最終零件總長為120±0.02mm，毛坯整個長度比圖紙上總長多出2mm，可按如下方法保證最長。

點擊“刀位轉(zhuǎn)換”按鍵，將第3把刀具轉(zhuǎn)為當前加工刀具，采用“手動”方式試切工件端面（注意不可切太多，以免將工件切短），沿X軸正向退刀，不可有Z軸位移。此時測量零件總長比圖紙要求總長還長多少，如長1.526mm。機床顯示設(shè)置中將坐標系改為“相對坐標系”顯示，通過點擊“刀偏表”里“Z軸置零”軟鍵將Z軸相對坐標值置零，此時面板上Z軸的相對實際位置顯示為0，然后通過手動方式將刀架向Z軸負方向移動1.526（面板上顯示Z的相對坐標值為-1.526），然后將刀具沿X軸負向移動即可切掉多余的長度。并且在3號刀具對應(yīng)的試切長度欄輸入0，數(shù)控系統(tǒng)完成3號刀Z偏置的計算。

3號刀具對刀完畢，進行4號刀具的對刀操作，方法同前，在此不再累贅。圖2是對刀完畢后“刀偏表”面板。

圖2 刀偏表面板

觀察面板很容易發(fā)現(xiàn)，1＃、3＃和4＃刀對應(yīng)的X偏置均相同，為-388.634。這并非一個巧合，其原因在于，這3把刀具的刀尖半徑均為0，且都是外圓車刀，系統(tǒng)默認刀柄長度均為60mm，所以刀尖到工件原點的相對距離相等，即X偏置相等。這其實是可作為一個結(jié)論來使用：如果我們使用刀具刀尖半徑為0，并且為外圓車刀，X偏置值固定為-388.634。在考試時能記住這一結(jié)論，那么本題中1＃、3＃和4＃刀對應(yīng)的試切直徑一欄無須再輸入數(shù)值，（試切直徑對應(yīng)計算X偏置，試切長度對應(yīng)計算Z偏置，計算過程由CNC裝置完成）直接將-388.634輸入到相應(yīng)的刀號的X偏置欄即可。這樣又可減小很多工作量，節(jié)約時間，這對于技能鑒定考試中考生而言，無疑是非常重要的。但注意：-388.634這個數(shù)值僅對于當前數(shù)控系列型號，即華中數(shù)控前置刀架數(shù)控車床適用，而對于其它系列，該值是有所變化的。將如下程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，即可完成右半部分自動加工。

表4 右部分加工程序

整個零件的加工至此全部完成，經(jīng)過對每一個部分的尺寸測量，最后的加工零件所有的尺寸均達到了圖紙規(guī)定的尺寸精度要求。

2 數(shù)控銑工技能鑒定操作技巧

對于數(shù)控銑床，在進行自動加工前，同樣需要進行對刀操作，由于銑床是三軸聯(lián)動，所以需對X、Y和Z三個方向分別進行對刀。即確定出工件坐標系原點在機床坐標系中的具體數(shù)值。關(guān)于具體步驟，讀者可參看有關(guān)教材。

在仿真軟件上銑床對刀過程中，通過反復(fù)練習(xí)發(fā)現(xiàn)，如果選用長方形毛坯，并以上表面的中心點作為編程原點時（銑床編程里大部分都是這種情況），當我們選定某一機床系統(tǒng)（比如華中數(shù)控標準銑床），毛坯在安放時采用系統(tǒng)默認位置，不論毛坯尺寸如何變化，毛坯的中心點的X和Y坐標相對主軸的相對距離一定，即在對刀時工件原點X和Y在機床坐標系中為一定值。對于華中數(shù)控標準銑床該值始終為X＝-500 Y＝-415。這是由于軟件本身設(shè)計時，所具備的一個規(guī)律。由此在銑床對刀時，X和Y值無須通過對刀操作來算出，直接記憶相關(guān)結(jié)論即可，唯一需要通過對刀計算的是Z坐標值。這樣大大節(jié)約時間，讓考生將更多的時間花在編程而非機床操作上面。

3 結(jié)束語

通過上面闡述我們知道，機床操作是一個既繁瑣而又需要細心謹慎的工作。在技能鑒定考試中，想要取得好的成績，除了有扎實的編程功底外，還需掌握其中若干操作技巧。在去年的6月份中級工數(shù)控技能鑒定考試中，筆者所帶的班級學(xué)生數(shù)控考證通過率和高分率都很高。這除了學(xué)生平時刻苦努力外，與筆者考前給他們介紹這些操作方面應(yīng)試技巧肯定也是分不開的。事實證明，只要靈活運用好這些技巧，在相關(guān)考試中定會帶來事半功倍的效果。

［1］陸全龍.數(shù)控機床［M］.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2008.